《电子技术应用》

旋转变压器电气电压矢量图及电压方程式

2016/8/12 17:21:00

一、旋转变压器结构

作为信号电机,旋转变压器与电机类似,主要由定子和转子构成。定子和转子铁心由导磁性能良好材料制作而成,定子铁心内层和转子铁心外层上布有齿槽。

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图1. 旋转变压器结构图

  在定子槽中分别布置有两个空间互成90°的结构完全相同的绕组,一个是定子激磁绕组,一个为定子交轴绕组。

  在转子槽中分别布置有两个空间互成90°的结构完全相同的绕组,一个正弦输出绕组,一个余弦输出绕组。

  定、转子间的气隙是均匀的,气隙磁场一般为两极。定子绕组引出线可直接引出或接到固定的接线板上,而转子绕组引出线则通过滑环和电刷引出。

  对于线性旋转变压器,由于转子转角有限(往复运动,不是连续旋转),可以用软导线直接将转子绕组线端引出。

二、旋转变压器电气原理图

    下图为正余弦旋转变压器的电气原理图:

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图2. 旋转变压器电气原理图

  图中,S1S3为原边励磁绕组,S2S4为原边交轴补偿绕组。R1R3为副边正弦绕组,R2R4为副边余弦绕组。

三、旋转变压器电压矢量图

下图为不含补偿绕组的定子励磁旋转变压器的电压矢量图:

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图4. 旋转变压器电压矢量图


四、旋转变压器电压方程式

    定子励磁,不带补偿绕组的正余弦旋转变压器在任意电气角度下输出电压满足下述方程式:

  UR1R3=KUS1S3cosθ+ KUS2S4sinθ

  UR2R4=KUS2S4cosθ- KUS1S3sinθ

  式中:

  UR1R3为转子绕组R1R3之间的电压;

  UR2R4为转子绕组R2R4之间的电压;

  US1S3为定子绕组S1S3之间的电压;

  US2S4为定子绕组S2S4之间的电压;

  θ为旋转变压器转子相对定子的电气角;

  K为旋转变压器变比。

  当原边定子交轴绕组短路时,电压方程式变为:

  UR1R3=KUS1S3cosθ

  UR2R4= - KUS1S3sinθ

  对旋转变压器的励磁绕组、正弦绕组和余弦绕组的输出信号进行测量和分析,可以计算出旋转变压器的电气角和旋转速度。


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